超滤膜介绍

文章内技术参数及资料摘自华电水务产品技术手册，想对华电超滤膜有深入了解的可咨询作者！感谢您的阅读与关注。

概述

超滤是由压力推动的膜分离工艺过程，从分离粒径或分子大小而言，它介于纳滤与普通过滤之间的空隙（如砂滤、纤维过滤等）。根据分离粒径、分子或胶体的大小，结构一级与膜表面相互作用的特点，各个分离工艺过程的界限见下图：

由于微小颗粒的尺寸，分子或胶体的结构形状以及膜材料和被截留物质组分之间的相互作用对上图所示的分类有着重要影响，因此明确划分不同膜分离工艺的界限是不准确的，很多工艺过程在很大程度上有部分重叠。尽管如此，超滤与普通过滤以及纳滤之间仍有不同的应用范围，比如：微生物，胶体，细菌和大分子有机物的去除，低分子溶解物与大分子的分馏。此外对于超滤过程来说，要达到良好的分离效果，被分离物质的分子量至少要相差一个数量级。下图以直观物质大小说明膜分离过程的差异。

超滤膜分离特点

1、超滤分离过程能耗小，分离过程不发生化学反应，不发生相变：

2、分离过程是在常温下进行；

3、分离过程是以压力或浓度为推动力，设备和工艺流程简单，没有大量转动设备，易于操作管理，维修和安全；

4、采用标准模块化设计，分离过程易于放大：

5、应用范围广，凡是分离物质的尺寸在0.005~0.2微米都可以采用膜分离技术；

6、超滤的筛分孔径小，几乎完全去除溶液中的细菌，微生物，热源，病毒，大分子有机物和胶体颗粒：

7、能否有效分离取决于超滤膜的孔径大小和溶质粒子的尺寸，结构形状。与溶液的化学性质（如 pH ，电性）成份以及膜表面结构，电性和化学性质（亲水性，疏水性）有关：

8、整个过程在动态下进行，无滤饼形成。

9、配合絮凝剂，其出水的颗粒粒径可以控制在2um左右

超滤膜过滤方式

超滤可分为静态过滤（死端过滤）和动态过滤（错流过滤）两种。在死端过滤中，所有的截留物都沉积在膜表面上，形成随时间而增厚的滤饼。

与其相反，在错流过滤中，进料流体与膜表面是平行的，微粒会在膜表面上趁机而形成覆盖层。到那时溢流流体会抑制覆盖层的厚度，从而使透过液趋于稳定。

下图示意了静态与动态过滤的运行情况

两种状态下产水量与滤饼层厚度之间的关系见下图。

膜材料及其对比

1、膜材料

超滤膜通常使用的材料是高分子聚合物。包括：聚砜（PS）、聚醚砜（PES）、 聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。

90年代初聚醚砜材料在商业上取得较为广泛的应 用，90年代末，化学性能更稳定的聚偏氟乙烯材料逐渐成为广泛使用的膜材料。目前为止，聚醚砜和聚偏氟乙烯仍然是最为广泛使用的两种膜材料。

2、膜材料的化学性能

PVDF 最为突出的特点就是出众的抗氧化性能。材料的化学稳定性是决定膜在酸碱，氧 化剂，微生物等作用下的寿命。化学稳定性还直接关系到膜进行化学清洗时可以采用的方法和清洗强度。聚偏氟乙烯的化学稳定性是目前通用膜材料中化学稳定性最优异的一种材料，其耐受氧化剂的能力是常用膜材料如聚醚砜，聚砜的10倍左右。因此对于微生物污 染造成的膜堵塞，非常适合大量使用氧化剂清洗来恢复膜通量的膜分离过程。

3、各种膜材料综合性能比较

作为膜材料不仅仅是某一方面的性能优异，而是需要综合考虑多方面的因素。因此材 料的综合性能对于膜材料十分重要，下表仅列出一些常用材料的一些性能比较，很多材料 可能经过改性，因此数据可能会存在差异。

超滤膜孔径及分布

超滤膜的孔径一般在 0.01～0.08 微米之间，用孔径表述超滤膜孔大小只是其中一种 方式。还可以通过超滤膜的分子量截留来表征膜孔的大小。超滤膜孔径的测量方法有泡 点法，分子量截留，氮吸附法，气体渗透法，电子显微镜等。其中泡点法较为简单，但 是普遍认为泡点法表征微滤的孔径更具代表性。泡点法的理论基础是毛细现象，用如下公式进行定量：

式中 P 就是泡点压力，把膜浸入到水中，逐渐增加膜的一侧压力，当观察到气泡连续 从膜的一侧逸出，此时的气体压力就是泡点压力，δ是液体/空气的表面张力；θ 是液体/ 固体（膜）的接触角；D 是毛细管的直径（孔径）。可以看出泡点测出的实际是膜的最大 孔径，当然这个原理应用在膜组件的完整性检测上。膜孔径的大小对分离效果具有直接的影响，膜孔径越小，分离效果越好，污染物进入多孔支撑层的几率越小。孔径越小，膜发生不可逆污堵的几率也越小。

超滤技术术语

1、不对称膜

由一层致密的皮层（又叫分离层或选择层）和多孔的支撑层组成的膜结构。致密层是真正起截留作用的分离层。

2、原水

进入超滤系统的水

3、产水

正常工作状态下，超滤系统的出水。

4、通量

产水透过膜的流量，以标准压力，标准温度，单位时间通过单位膜面积的水流量表示，单位多用 L/m2 .h

5、过膜压差

简称 TMP， 是产水侧与原水侧压力平均值的压力差。

如全流过滤，则：

6、反洗

从膜的产水侧用超滤产水或同等质量的水从产水侧压向原水侧，使附着在膜表面的污染物松懈并排出。

7、气洗

将无油空气进入中空纤维进水侧与膜丝表面发生气水混合的擦洗，通过气水擦洗和膜丝的震荡使膜丝表面的污染物松动脱落并排出。

8、冲洗

用较大水量从膜的进水侧向膜组件的浓水侧流动，使污染物排出膜组件的腔体。

9、分散化学清洗

在中空纤维膜膜丝外侧即原水侧加入具有一定浓度和特殊效果的化学药剂，通过循环 流动、浸泡等方式，将膜外表面在过滤过程中形成的污物清洗下来的方式。

10、化学清洗

采用化学药剂对膜丝进行浸泡，循环，使污染物在膜表面松动。

11) 回收率

产水占总原水的百分比。

华电超滤膜技术应用领域

1、市政领域（涉及到污水、饮用水、回用水等）

2、工业水领域

3、海水淡化

4、食品、医药行业

5、化工废水

6、印染废水

7、其他

以上就是超滤技术方面介绍，后个篇幅将对华电膜设备选型及技术参数做详细摘要，感谢您的浏览与关注，如果感觉不错欢迎分享给同行！

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